電解（電極の有効面積と電流量）について

質問

はじめまして、電気化学をかじりはじめたhotplateといいます。
電気分解の試験をしていますが、分からないことがありましたので
お教え願います。

電解の基本的な話として
5Aを60秒流したときの電気量は、5×60=300[C]なので
電流効率100%の場合、300/96500[mol]の物質が電解（析出）する。
というのは理解しました。

ここで有効面積100[cm^2]の電極を使っています。
「5Aの電流を60秒流した」というと、
流れた電気量の計算は、5×60でいいのでしょうか？
有効面積もかけて、5×60×100としたほうがいいのでしょうか？
（電気量を短時間で稼ぐのに、有効面積の大きい電極を使う、
電流密度をあげる、と教わったもので）

電極の有効面積を電気量の計算に、
どういれていけばいいのか分かりません。

ご教授のほど、よろしくお願いします。

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

>電極の有効面積を電気量の計算に、どういれていけばいいのか分かりません。
化学工学的には結構難しい問題なんですが、電解槽の詳細な構造などと同様、「基礎的」な電気化学では表面積は「充分大きい」と仮定してしまいます。
ですので、電極表面の電流密度は考慮が「必要」になるまで「触れない」のが一般的です。
電解は「電子移動」や「拡散」や「流動」など非常に複雑な物理現象のかたまりなので、一箇所を少々精密に考えたくらいでは全体を正確に考慮したことにはなりません。

お礼

遅くなりましたが、ご回答ありがとうございました。
仕事の参考にいたします。電解は自力で勉強していきます。
また不明な点がでてきましたら、よろしくお願いします。

補足

＞doc_sundayさん
ご回答ありがとうございます。
面積は計算に入れなくていいのですね、勉強になりました。

反応が遅い試験をしています。試験結果から
反応した物質量が5molのとき、大まかにですが
・使用した電流×電解時間＝電気量15mol　（効率33%）
・使用した電流×電解時間×面積＝電気量150mol　（効率3.3%）
と計算していまして、遅い反応（＝効率の悪い反応）なので
3.3%程度でも妥当なのかな？と考えていました。

ちなみにですが、時間を1/2に短縮するには、
電極の有効面積を倍にして
電流密度を変えなければいいのでしょうか。
10[A/cm^2]×10[cm^2]×10[sec]=1000[C]
10[A/cm^2]×20[cm^2]×5[sec]=1000[C] ？